TW201636617A

TW201636617A - 電測試插座以及用於電測試插座的導電粒子的製造方法

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Publication number: TW201636617A
Application number: TW104143251A
Authority: TW
Inventors: 鄭永倍
Original assignee: Isc股份有限公司
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-10-16
Also published as: KR101586340B1; WO2016105031A1; TWI596343B

Abstract

本發明是關於一種電測試插座及一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法。電測試插座佈置在檢驗設備的襯墊與待檢驗的目標裝置的端子之間，以便電連接襯墊與端子。電測試插座包含：多個導電部分，其藉由在絕緣彈性材料中在對應於目標裝置的端子的位置處在絕緣彈性材料的厚度方向上佈置多個導電粒子而形成；及絕緣支撐件，其支撐導電部分且使導電部分絕緣，其中導電粒子中的每一者包含導電芯以及附接至導電芯的表面作為導電芯的部分且自導電芯的表面徑向延伸的導電突起，且在導電粒子佈置於絕緣彈性材料中時，相鄰導電芯的導電突起彼此纏結。

Description

電子測試插座以及電子測試插座用導電粒的製造方法

本發明是有關於一種電測試插座（electric test socket）以及一種用於電測試插座的導電粒子（conductive particle）的製造方法，且更特定言之，是有關於一種即使在高溫條件下亦維持電特性而不劣化的電測試插座以及一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法。

一般而言，在檢驗裝置的電特性時，應在裝置與檢驗設備（inspection apparatus）之間進行穩定的電連接。為此目的，通常使用電測試插座將檢驗設備連接至待檢驗的裝置。

電測試插座將裝置的端子連接至檢驗設備的襯墊以允許電信號在裝置與檢驗設備之間的雙向傳輸。為此，彈性導電片（elastic conductive sheet）或彈簧式頂針（pogo pin）可包含於電測試插座中作為接觸構件。此彈性導電片包含用於與待檢驗裝置的端子連接的彈性導電部分（conductive part），且彈簧式頂針包含內部彈簧以便將檢驗設備平滑地連接至待檢驗裝置且減少在連接動作期間機械衝擊的影響。因此，大多數電測試插座使用此等彈性導電片或彈簧式頂針。

電測試插座1作為此等電測試插座的實例而說明於圖1中。電測試插座1包含：導電部分8，形成於與半導體裝置2的球狀柵格陣列（ball grid array，BGA）類型端子4接觸的區域中；絕緣矽酮部分6，形成於不與半導體裝置2的端子4接觸的區域中且用作絕緣層。導電部分8是藉由將許多導電粒子8a密集地佈置在矽酮橡膠中而形成。在使用中時，電測試插座1安裝在包含多個襯墊10的檢驗設備9上。詳言之，電測試插座1以如下方式安裝在檢驗設備9上：電測試插座1的導電部分8分別與檢驗設備9的襯墊10接觸。

在電測試插座1用於檢驗時，降低待檢驗的半導體裝置2以使半導體裝置2的端子4與導電部分8接觸。接著，進一步降低半導體裝置2以在導電部分8的厚度方向上壓縮導電部分8，且因此使導電部分8的導電粒子8a彼此接觸。若使導電粒子8a如上文所描述而彼此接觸，則導電部分8充當電導體。在此狀態中，若檢驗設備9產生電信號，則所述電信號經由導電部分8傳輸至半導體裝置2，且因此可執行電測試。

通常在室溫下執行此些測試。然而，可在高溫條件下執行一些測試，因為包含半導體裝置的產品可用於極端環境中。一般而言，高溫條件下的測試稱為預燒測試（burn-in test）。然而，預燒測試具有電特性歸因於材料性質而劣化的問題。電特性劣化的原因之一為導電部分的導電粒子之間的距離的增大（由導電部分的矽酮橡膠在高溫下的膨脹而引起）。

詳言之，若矽酮橡膠由於熱而膨脹，則存在於導電粒子當中的矽酮橡膠向上以及向下（或向左以及向右）推動導電粒子，且因此導電粒子之間的距離增大。若導電粒子之間的距離如上文所描述而增大，則難以藉由按壓導電粒子而使導電粒子彼此接觸，且導電部分的電阻亦增大。舉例而言，如圖3A中所示的在室溫下彼此接觸的導電粒子在高溫條件下在垂直方向上彼此隔開距離（a）且在水平方向上彼此隔開距離（b），如圖3B中所示。也就是說，導電粒子彼此隔開特定距離。若導電粒子如上文所描述彼此隔開，則可能會出現諸如總電阻增大以及電特性劣化之問題。

提供本發明以解決上述問題。詳言之，本發明的目標為提供一種電阻即使在高溫條件下亦不增大且電特性即使在高溫條件下亦不改變或不顯著劣化的電測試插座。

此外，為解決上述問題，本發明的目標為提供一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法，所述導電粒子的電阻即使在高溫條件下亦不增大且電特性即使在高溫條件下亦不改變或不顯著劣化。

額外態樣將部分地在以下描述中得到闡述，並且部分地將自描述中顯而易見，或可藉由實踐所呈現實施例來獲悉。

為達成上述目的，本發明提供一種電測試插座，所述電測試插座佈置在檢驗設備的襯墊與待檢驗的目標裝置的端子之間，以便電連接所述襯墊與端子，所述電測試插座包含：多個導電部分，其藉由在絕緣彈性材料中在對應於所述目標裝置的所述端子的位置處在所述絕緣彈性材料的厚度方向上佈置多個導電粒子而形成；以及絕緣支撐件（insulative support），其支撐所述導電部分且使所述導電部分絕緣，其中所述導電粒子中的每一者包含導電芯以及附接至所述導電芯的表面作為所述導電芯的部分且自所述導電芯的所述表面徑向延伸的導電突起，且在所述導電粒子佈置於所述絕緣彈性材料中時，相鄰導電芯的所述導電突起彼此纏結。

所述導電突起可具有彈性。

所述導電突起可包含碳奈米管。

所述導電突起可在其表面上包含金塗層或銀塗層。

所述導電突起可塗佈有奈米粒子。

所述導電突起可具有直線形狀。

為達成上述目的，本發明提供一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法，所述方法包含以下步驟：（a）製備導電芯；（b）在所述導電芯的表面上形成絕緣層；（c）將催化劑粒子塗覆至所述絕緣層；以及（d）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。

所述步驟（a）可包含在所述導電芯的表面上形成金塗層或銀塗層。

所述絕緣層可包含氧化鋁（Al₂ O₃ ）。

所述催化劑粒子可包含鐵、鈷、鎳或其合金。

在步驟（d）之後，所述方法可進一步包括以下步驟：（e）在所述導電突起的表面上形成金塗層或銀塗層。

為達成上述目的，本發明提供一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法，所述方法包含以下步驟：（a）製備導電芯；（b）在於所導電芯的表面上形成絕緣層的同時，將催化劑粒子塗覆至所述導電芯；以及（c）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。

為達成上述目的，本發明提供一種用於電測試插座的導電粒子的製造方法，所述方法包含以下步驟：（a）製備導電芯；（b）將催化劑粒子塗覆至所述導電芯；以及（c）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。

在本發明的電測試插座中，導電粒子的導電突起彼此纏結。因此，即使在高溫條件下，電測試插座的電特性亦可能不會劣化，且電測試插座的電阻可能不會增大。

現將詳細參考實施例，所述實施例的實例在附圖中說明，其中相同參考數字在全文中指代相同元件。就此而言，本發明實施例可具有不同形式且不應被解釋為限於本文中所闡述的描述。因此，下文僅藉由參看諸圖描述實施例以解釋本發明描述的態樣。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯所列項目中的一或多者中的任一者以及所有組合。

在下文中，將參考附圖詳細地描述根據本發明的實施例的電測試插座100。

本發明的電測試插座100可佈置於待檢驗裝置的端子與檢驗設備的襯墊之間以便電連接所述端子與襯墊。電測試插座100包含導電部分110以及絕緣支撐件120。

導電部分110是藉由在絕緣彈性材料中在絕緣彈性材料的厚度方向上佈置多個導電粒子111而形成於對應於待檢驗的目標裝置140的端子141的位置處。導電粒子111具有磁性且密集地佈置在導電部分110的厚度方向上。

較佳地，形成導電部分110的絕緣彈性材料可為具有交聯結構的耐熱聚合物質。各種可固化聚合物形成材料可用以獲得此種交聯聚合物質。可固化聚合物形成材料的特定實例包含：矽酮橡膠（silicone rubber）；共軛二烯橡膠（conjugated diene rubber），諸如聚丁二烯橡膠（polybutadiene rubber）、天然橡膠（natural rubber）、聚異戊二烯橡膠（polyisoprene rubber）、苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠（styrene-butadiene copolymer rubber）以及丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠（acrylonitrile-butadiene copolymer rubber），以及其氫化產物；嵌段共聚物橡膠（block copolymer rubber），諸如苯乙烯-丁二烯-二烯嵌段共聚物橡膠（styrene-butadiene-diene block copolymer rubber）以及苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物（styrene-isoprene block copolymer），以及其氫化產物；以及氯丁二烯（chloroprene）、胺基甲酸酯橡膠（urethane rubber）、聚酯橡膠（polyester rubber）、表氯醇橡膠（epichlorohydrin rubber）、乙烯-丙烯共聚物橡膠（ethylene-propylene copolymer rubber）、乙烯-丙烯-二烯共聚物橡膠（ethylene-propylene-diene copolymer rubber）以及軟液態環氧樹脂橡膠（soft liquid epoxy rubber）。

在所列材料當中，在模製以及處理能力以及電性質方面，可較佳地使用矽酮橡膠。

此外，對於電測試插座100用於對晶圓的積體電路執行探測測試或預燒測試的情況，加成固化液態矽酮橡膠的固化產物（在下文中稱為「矽酮橡膠固化產物」）可用作絕緣彈性材料，且在150℃測得的矽酮橡膠固化產物的壓縮永久變形（compression set ）可較佳地為10%或小於10%，更佳為8%或小於8%，且甚至更佳為6%或小於6%。若矽酮橡膠固化產物的壓縮永久變形大於10%，則電測試插座100的導電部分110可能會容易在使用電測試插座100許多次或在高溫條件下重複使用之後經受永久性變形。在此情況下，導電部分110的導電粒子111的佈置可能變形，且因此可能難以維持所要的導電性水準。

此外，在23℃測得的矽酮橡膠固化產物的硬度計A硬度可較佳地為自10至60，更佳為自15至60，且甚至更佳為自20至60。若矽酮橡膠固化產物的硬度計A硬度小於10，則在按壓導電部分110時，使導電部分110彼此絕緣的絕緣支撐件120可能會過度變形，且因此可能難以維持導電部分110之間的絕緣在所要水準。另一方面，若矽酮橡膠固化產物的硬度計A硬度大於60，則可能需要將大量的力施加至導電部分110以使導電部分110變形至所要範圍。在此情況下，例如，待檢驗的目標物件可能會變形或破裂。

較佳地，含於電測試插座100的導電部分110中的導電粒子111可具有磁性，且在此情況下，導電粒子111可容易地在形成材料中移動。具有磁性的導電粒子111的實例可包含：諸如鐵、鎳或鈷的磁性金屬的粒子；所述金屬的合金的粒子；含有所述金屬中的任一者的粒子；藉由將此些粒子製備為導電芯111a且用諸如金、銀、鈀或銠的高度導電金屬塗佈導電芯111a而形成的粒子；藉由將非磁性金屬粒子、諸如玻璃珠的無機材料粒子或共聚物粒子製備為導電芯111a，且用諸如鎳或鈷的導電磁性材料塗佈導電芯111a或用導電磁性材料以及高度導電金屬塗佈導電芯111a而形成的粒子。

較佳地，可藉由將鎳粒子製備為導電芯111a且用諸如金或銀的高度導電金屬塗佈導電芯111a而形成導電粒子111。

用於用導電金屬塗佈導電芯111a的手段不受限制。舉例而言，可使用無電極鍍敷（無電極鍍敷）。

在藉由用導電金屬塗佈導電芯111a而形成導電粒子111的情況下，用導電金屬塗佈導電芯111a的塗佈比率（也就是說，導電芯111a的表面積與塗佈有導電金屬的區域的比率）可較佳為40%或大於40%，更佳為45%或大於45%，且甚至更佳為47%至90%，以便保證高導電性。

用於塗佈的導電金屬的量可較佳為導電芯111a的2.5 wt%至50 wt%，更佳為導電芯111a的3 wt%至30 wt%，甚至更佳為導電芯111a的3.5 wt%至25 wt%，且再更佳為導電芯111a的4 wt%至20 wt%。若導電金屬為金，則用於塗佈的導電金屬的量可較佳為導電芯111a的3 wt%至30 wt%，更佳為導電芯111a的3.5 wt%至25 wt%，甚至更佳為導電芯111a的4 wt%至20 wt%，且再更佳為導電芯111a的4.5 wt%至10 wt%。此外，若導電金屬為銀，則用於塗佈的導電金屬的量可較佳為導電芯111a的3 wt%至30 wt%，更佳為導電芯111a的4 wt%至25 wt%，甚至更佳為導電芯111a的5 wt%至23 wt%，且再更佳為導電芯111a的6 wt%至20 wt%。

此外，導電粒子111的直徑可較佳為1 μm至500 μm，更佳為2 μm至400 μm，甚至更佳為5 μm至300 μm，且再更佳為10 μm至150 μm。

導電粒子111包含附接為導電芯111a的部分且自導電芯111a的表面徑向延伸的導電突起111e。

特定言之，具有直線形狀的多個導電突起111e佈置於導電芯111a中的每一者的表面上。導電突起111e附接至導電芯111a作為導電芯111a的部分，且在導電粒子111佈置在絕緣彈性材料中時，相鄰導電粒子111的導電突起111e彼此纏結可為較佳的。

較佳地，導電突起111e可為彈性碳奈米管。導電突起111e可僅由碳奈米管形成，或可塗佈有金、銀或奈米粒子。

絕緣支撐件120圍繞導電部分110佈置以支撐導電部分110且使導電部分110彼此絕緣。絕緣支撐件120由絕緣彈性材料形成，而不含或幾乎不含導電粒子111。較佳地，絕緣支撐件120可由與用以形成導電部分110的絕緣彈性材料相同的絕緣彈性材料形成。舉例而言，絕緣支撐件120可由矽酮橡膠形成。然而，絕緣支撐件120不限於此。也就是說，絕緣支撐件120可由選自各種材料的材料形成。

可藉由下文描述的方法製造電測試插座100的導電粒子111。

首先，如圖6A中所示，製備包含金塗層或銀塗層111b的導電芯111a（S100）。

接下來，如圖6B中所示，在導電芯111a上形成絕緣層111c（S200）。絕緣層111c防止導電芯111a與催化劑粒子111d之間的反應，且因此防止形成矽化物層。較佳地，絕緣層111c可由氧化鋁（Al₂ O₃ ）形成。然而，絕緣層111c不限於此。舉例而言，絕緣層111c可為氧化矽層。

接下來，如圖6C中所示，將催化劑粒子111d塗覆至絕緣層111c（S300）。催化劑粒子111d可為鈷、鎳、鐵或其合金（諸如鈷-鎳、鈷-鐵，或鎳-鐵合金）的粒子。可藉由熱沈積方法（thermal deposition method）、電子束沈積方法（electron beam deposition method）、濺鍍方法（sputtering method）或任何其他方法來用催化劑粒子111d塗佈絕緣層111c。較佳地，催化劑粒子111d可為奈米大小粒子。

此後，如圖6D中所示，藉由熱化學氣相沈積（CVD）方法在催化劑粒子111d上生長導電突起111e（S400）。詳言之，將塗佈有絕緣層111c以及催化劑粒子111d的導電芯111a安置於熱CVD反應器中，且將碳源氣體（carbon source gas）供應至熱CVD反應器，同時維持熱CVD反應器的溫度在400℃至1000℃的範圍內。在此情況下，C1到C3烴氣體可用作碳源氣體。較佳地，乙炔（acetylene）、乙烯（ethylene）、乙烷（ethane）、丙烯（propylene）、丙烷（propane）或甲烷（methane）氣體可用作碳源氣體。在高溫條件下供應的碳源氣體經歷熱分解，且因此碳奈米管分別生長於奈米大小催化劑粒子111d上。也就是說，生長出導電突起111e（碳奈米管）。

現將更詳細地描述此操作。在碳源氣體分解時，產生碳單元以及自由氫，且碳單元吸附至催化劑粒子111d上且在擴散至催化劑粒子111d中的同時溶解。結果，催化劑粒子111d的碳單元過飽和，且接著碳奈米管的生長開始。若持續供應碳單元，則碳奈米管以如圖6D中所示的線形式生長。

此後，如圖6E中所示，用金塗層或銀塗層111f或奈米粒子塗佈導電突起111e（S500）。以此方式，可完成製造導電粒子111。

在本發明的申請人所申請的韓國專利（註冊號1204939）中揭露一種用於使用如上文所描述而製造的導電粒子111製造電測試插座的技術。

本發明的電測試插座100可提供以下操作效果。

首先，電測試插座100以使得導電部分110與檢驗設備150的襯墊151接觸的方式安裝在檢驗設備150上，且在此狀態下，朝向電測試插座100移動待檢驗的目標裝置140。此後，降低電測試插座100以便使目標裝置140的端子141與導電部分110的上表面接觸，如圖5中所示。接下來，若檢驗設備150產生電信號，則電信號經由導電部分110傳輸至目標裝置140，且因此執行電測試。

儘管此測試是在高溫（150℃或高於150℃）下執行或用作絕緣彈性材料的矽酮橡膠過度膨脹，但由於自導電部分110的導電粒子111突出的導電突起111e彼此纏結（如圖4中所示），因此可維持導電粒子111之間的導電率。也就是說，儘管導電粒子111彼此隔開，但可由於導電突起111e彼此接觸地彼此纏結而維持導電粒子111之間的導電率。換言之，即使導電粒子111因為矽酮橡膠在高溫下膨脹而彼此隔開，但由於形成於導電粒子111上的導電突起彼此接觸地彼此纏結，因此導電部分110的電阻可能不會增大或可最低限度地增大。

此外，由於導電突起111e彼此接觸具有增大導電粒子111的總表面積的效果，因此電測試插座100可長期使用，即使電測試插座100重複地變形亦如此。

此外，由於導電突起111e彼此纏結，導電粒子111之間的距離可能不會過度增大。

可如下修改本發明的電測試插座100。

在上述實施例中，導電突起111e是由碳奈米管形成。然而，導電突起111e不限於此。舉例而言，可藉由任何方法或材料形成導電突起111e，只要導電突起111e具有奈米大小線形狀即可。

此外，將導電突起111e形成為導電芯111a的部分的方法不限於在上述實施例中描述的技術。也就是說，各種其它技術可用以將導電突起111e形成為導電芯111a的部分。儘管在上述實施例中催化劑粒子111d是藉由熱CVD而生長，但生長催化劑粒子111d的方法不限於此。舉例而言，電漿增強式化學氣相沈積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）方法可用以生長催化劑粒子111d。

應理解，本文中所描述的實施例應僅按描述性意義來考慮，而非出於限制目的。每個實施例內的特徵或態樣的描述應通常視為可用於其他實施例中的其他類似特徵或態樣。

儘管已根據參考諸圖的實施例描述本發明的電測試插座，但本發明不限於此，且可在其中作出形式以及細節上的各種改變而不脫離本發明的精神以及範疇。

1、100‧‧‧電測試插座
2‧‧‧半導體裝置
4、141‧‧‧端子
6‧‧‧絕緣矽酮部分
8、110‧‧‧導電部分
8a、111‧‧‧導電粒子
9、150‧‧‧檢驗設備
10、151‧‧‧襯墊
111a‧‧‧導電芯
111b、111f‧‧‧塗層
111c‧‧‧絕緣層
111d‧‧‧催化劑粒子
111e‧‧‧導電突起
120‧‧‧絕緣支撐件
140‧‧‧目標裝置
S100、S200、S300、S400、S500‧‧‧步驟

此等及/或其他態樣自結合附圖進行的實施例的以下描述將變得顯而易見且更易於瞭解，在附圖中：圖1為說明相關技術的電測試插座的視圖。圖2為說明圖1中描繪的電測試插座的操作的視圖。圖3A以及圖3B為說明圖1中描繪的電測試插座在電測試插座的溫度改變時的視圖。圖4為說明根據本發明的實施例的電測試插座的視圖。圖5為說明圖4中描繪的電測試插座的操作的視圖。圖6A至圖6E為說明圖4中描繪的電測試插座的導電粒子的製造方法的視圖。圖7為說明圖6A至圖6E中所描繪的製造方法的流程圖。

100‧‧‧電測試插座

110‧‧‧導電部分

111‧‧‧導電粒子

120‧‧‧絕緣支撐件

140‧‧‧目標裝置

141‧‧‧端子

150‧‧‧檢驗設備

151‧‧‧襯墊

Claims

一種電測試插座，其佈置在檢驗設備的襯墊與待檢驗的目標裝置的端子之間，以便電連接所述襯墊與所述端子，所述電測試插座包括：多個導電部分，其藉由在絕緣彈性材料中在對應於所述目標裝置的所述端子的位置處在所述絕緣彈性材料的厚度方向上佈置多個導電粒子而形成；以及絕緣支撐件，其支撐所述導電部分且使所述導電部分絕緣，其中所述導電粒子中的每一者包括導電芯以及附接至所述導電芯的表面作為所述導電芯的部分且自所述導電芯的所述表面徑向延伸的導電突起，且在所述導電粒子佈置於所述絕緣彈性材料中時，相鄰導電芯的所述導電突起彼此纏結。
如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，其中所述導電突起具有彈性。
如申請專利範圍第2項所述的電測試插座，其中所述導電突起包括碳奈米管。
如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，其中所述導電突起在其表面上包括金塗層或銀塗層。
如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，其中所述導電突起塗佈有奈米粒子。
如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，其中所述導電突起具有直線形狀。
一種導電粒子的製造方法，所述導電粒子用於如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，所述導電粒子的製造方法包括以下步驟：（a）製備導電芯；（b）在所述導電芯的表面上形成絕緣層；（c）將催化劑粒子塗覆至所述絕緣層；以及（d）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。
如申請專利範圍第7項所述的導電粒子的製造方法，其中所述步驟（a）包括在所述導電芯的表面上形成金塗層或銀塗層。
如申請專利範圍第7項所述的導電粒子的製造方法，其中所述絕緣層包括氧化鋁（Al₂ O₃ ）。
如申請專利範圍第7項所述的導電粒子的製造方法，其中所述催化劑粒子包括鐵、鈷、鎳或其合金。
如申請專利範圍第7項所述的導電粒子的製造方法，其中在所述步驟（d）之後，所述導電粒子的製造方法進一步包括以下步驟：（e）在所述導電突起的表面上形成金塗層或銀塗層。
一種導電粒子的製造方法，所述導電粒子用於如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，所述導電粒子的製造方法包括：（a）製備導電芯；（b）在於所述導電芯的表面上形成絕緣層的同時，將催化劑粒子塗覆至所述導電芯；以及（c）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。
一種導電粒子的製造方法，所述導電粒子用於如申請專利範圍第1項所述的電測試插座，所述導電粒子的製造方法包括：（a）製備導電芯；（b）將催化劑粒子塗覆至所述導電芯；以及（c）藉由熱化學氣相沈積方法在所述催化劑粒子上生長導電突起。